Способ определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов и устройство для его реализации

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано преимущественно для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок. Сущность: нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия образца, которую определяют из соотношения. Устройство содержит испытательный стол, нагрузку, измерительную шкалу, указатель изменения положения нагрузки, первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, ось, соединенную одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамку, закрепленную на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части. Технический результат: расширение области применения и повышение точности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано, преимущественно, для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок.

Известен способ определения деформационных свойств трикотажного материала при одноосном нагружении [RU 2457485, C1, G01N 33/36, 27.07.2012], заключающийся в определении коэффициента упругости образцов Gdp/dε, где p - растягивающее усилие, ε - относительная деформация образца, по начальному участку диаграммы растяжения, при этом перед проведением испытаний подготавливают образцы из основовязаного сетчатого трикотажа, характеризующегося диаметром мононитей 0,1 мм, линейной плотностью мононитей от 10,4 до 21,5 текс, петельным шагом А от 2 до 2,1 мм, высотой петельного ряда В от 0,7 до 0,9 мм, плотностью вязания по горизонтали Пг от 48 до 50 пет./100 мм, плотностью вязания по вертикали Пв от 152 до 155 пет./100 мм и поверхностной плотностью ρs от 62 до 123,5 г/м2 с размерами длины L и ширины h их рабочей части, отвечающими отношению L/h, равному не более 0,4, сохраняющему форму петель основовязаного трикотажа по всей поверхности образца.

Недостатком способа является относительно узкая область применения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ определения деформационных свойств объемных теплоизолирующих материалов и готовых образцов [RU 2231788, C1, G01N 33/36, 27.06.2004], заключающийся в определении изменений параметров образцов после осадки при сжатии их плоским пуансоном при постоянном времени воздействия нагружающих усилий, при этом сжатие объемного текстильного материала и готовых образцов производится составным пуансоном, состоящим из центрального диаметра d и наружного диаметра D≥2d, а испытания проводятся последовательно: сначала центральный пуансон нагружают усилием F1, затем наружный пуансон нагружают усилием F2, обеспечивающим равенство осадки под центральным и наружным пуансонами, определяют высоту образцов под центральным пуансоном при заданных значениях усилия F1 и основные реологические константы, причем это распределение давлений под центральным пуансоном имеет минимальную неоднородность, а влияние краевого эффекта минимизировано.

Недостатком наиболее близкого технического решения относительно способа является относительно узкая область применения, поскольку прилагаемая нагрузка в форме плоского пуансона может быть использована только в частных случаях, например для одеял, матрасов и т.п., и не может быть использована для целого ряда других изделий, например подушек, когда вид реальной нагрузки в процессе эксплуатации готовых изделий существенно отличается, что ограничивает применение способа для исследования их свойств. Указанный фактор предопределяет и относительно низкую точность известного способа для определения свойств, в частности, готовых изделий, поскольку прилагаемая нагрузка в форме плоского пуансона существенно отличается от реальной нагрузки в процессе их эксплуатации. Кроме того, при испытаниях не учитывается такой фактор, как динамика приложения нагрузки и типичные временные интервалы воздействия.

Задача, на решение которой направлено изобретение относительно способа, заключается в расширении области его применения и повышении точности определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов.

Требуемый технический результат заключается в расширении области применения и повышении его точности.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что по способу, заключающемуся в создании нагружающего воздействия на образец изделия и определении по окончании нагружающего воздействия его компрессионных свойств путем оценки соответствующего показателя, согласно изобретению нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия tв, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия ε0 образца, которую определяют из соотношения:

ε0=[h(tв)/H0]100%,

где h(tв)=H0-H1 - глубина погружения нагрузки по окончании временного интервала воздействия tв;

H0 - начальная высота образца изделия перед испытаниями;

H1 - нижний предел высоты образца изделия на временном интервале воздействия tв.

Известно устройство для исследования свойств текстильных материалов при фиксированной деформации [RU 2005138610, A, G01N 33/36, 20.06.2007], содержащее тепловую камеру со средствами подачи паровоздушной среды, пассивный и активный зажимы для исследуемого образца материала, механизм нагружения образца, измерительную систему, микропроцессор, логический блок совпадения И и блок сопряжения, причем измерительная система выполнена в виде пневмопривода с пневмоцилиндром и включает датчик давления с электронным выходом и сенсорный датчик начала смещения пассивного зажима, при этом во внутренней части пневмоцилиндра между его торцевыми стенками установлен кольцевой упор фиксации поршня в исходном положении с возможностью герметизации штоковой полости и мгновенного сброса давления в поршневой полости через шлицевые срезы поршня и двухлинейный пневматический клапан, шток жестко связан с пассивным зажимом исследуемого образца, поршневая полость пневмоцилиндра связана с датчиком давления, а датчик давления, сенсорный датчик начала смещения пассивного зажима и логический блок совпадения И скоммутированы посредством блока сопряжения с микропроцессором.

Недостатком устройства является его относительно большая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству для определения деформационных свойств текстильных изделий является устройство, содержащее испытательный стол, являющийся основанием для размещения образцов изделий, нагрузку, выполненную в виде плоской плиты, установленную на подвесе поверх образцов изделий с возможностью размещения на ней гирь-утяжелителей, а также вертикальную стойку с нанесенной на ней шкалой, при этом подвес подвижно закреплен на вертикальной стойке с возможностью передвижения вдоль нее закрепленного на подвесе указателя изменения положения плоской плиты [История производства пуховых постельных принадлежностей. Ассоциация производителей пуховых спальных принадлежностей. Токио, 1999].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку прилагаемая нагрузка в форме плоской плиты может быть использована только в частных случаях, например для одеял, матрасов и т.п., а также ограниченно использовано для целого ряда других изделий, например подушек, когда вид реальной нагрузки в процессе эксплуатации готовых изделий существенно отличается, что не позволяет использовать устройства с достаточной достоверностью для определения свойств готовых изделий, при эксплуатации которых форма нагрузки, а также динамика и временные интервалы воздействия отличаются от статического воздействия наиболее близкого аналога. Указанный фактор предопределяет и относительно низкую точность известного устройства для определения свойств таких изделий, поскольку прилагаемая нагрузка в форме плоской статичной плиты существенно отличается от реальной нагрузки в процессе их эксплуатации.

Задача, на решение которой направлено изобретение относительно устройства, заключается в расширении функциональных возможностей и повышении точности определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов.

Требуемый технический результат заключается в расширении области применения и повышении его точности путем введения дополнительного арсенала технических средств.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее испытательный стол для размещения образцов изделий, нагрузку, выполненную с возможностью воздействия на образцы изделий, а также измерительную шкалу и указатель изменения положения нагрузки, согласно изобретению введены первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, выполненная по форме объектов, имитирующих реальное воздействие на образцы изделий, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, выполненным в виде стрелки с возможностью ее движения по измерительной шкале, закрепленной на испытательном столе, ось, соединенная одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамка, закрепленная на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части.

На чертеже (фиг.1) представлена конструкция устройства для реализации предложенного способа определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов.

На чертеже обозначены: нагрузка 1, выполненная с возможностью воздействия на образцы изделий и выполненная по форме объектов, которые реально воздействуют на реальные изделия. Например, при испытании подушек нагрузка может быть выполнена в виде макета головы человека массой от 4,5 до 7,0 кг.

Кроме того, на чертеже обозначены: первый рычаг 2, первый цилиндр 3, рамка 4 из двух стоек и верхней перекладины, ось 5, редуктор-мультипликатор 6, измерительная шкала 7, образец изделия 8, например подушка, испытательный стол 9, второй цилиндр 10, второй рычаг 11 и дроссельный клапан 12, стрелка 13, пластины-контакты 14.

Указанные элементы соединены в конструкцию устройства следующим образом: испытательный стол 9 является основанием для размещения образцов изделий 8. На одном (свободном) конце первого рычага 2 закреплена нагрузка 1, выполненная по форме объектов, которые реально воздействуют на образцы изделий. Редуктор 6 закреплен на испытательном столе 9 и соединен с указателем изменений положения нагрузки, выполненным в виде стрелки с возможностью ее вращения и соответствующего перемещения вдоль измерительной шкалы 7, закрепленной на испытательном столе 9. Ось 5 соединена с редуктором-мультипликатором 6 и вторым концом первого рычага 2. Рамка 4 из двух прямоугольных стоек 4 и перекладины закреплена на испытательном столе 9. Второй рычаг 11 одним концом шарнирно соединен с испытательным столом 9, например с ножкой стола, а в средней части шарнирно соединен со штоком второго цилиндра 10, который гидравлически через дроссельный клапан 12 соединен с первым цилиндром 3, шток которого шарнирно соединен с первым рычагом 2, а корпус - с перекладиной рамки 4.

Работает устройство для реализации предложенного способа определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов следующим образом.

Нагрузка 1, выполненная в виде макета головы человека, устанавливается в крайнее верхнее положение. В это время стрелка шкалы 7 должна находиться в нулевом положении. С помощью воздействия на свободный конец второго рычага 11 нагрузка 1 опускается на образец 8 изделия. При этом перемещение второго рычага 11 может управляться программно с помощью соответствующих электронно-механических средств. Перемещение нагрузки 1 через ось 5 и редуктор-мультипликатор 6 передается на стрелку 13, поворачивающуюся относительно измерительной шкалы 7. Нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия tв, что может быть определено, например, на основе обработки статистики наблюдений за использованием подушки и воздействия на нее периодически в течение ночного сна.

В момент касания верхней поверхности образца 8 фиксируется начальная высота образца изделия перед испытаниями H0. Далее фиксируются нижний предел высоты образца изделия H1 на временном интервале воздействия tв, глубина погружения нагрузки h(tв). Это позволяет, в частности, в качестве параметра образца изделия, изменение значения которого определяют по окончании воздействия, принять относительную деформацию сжатия ε0 образца, которую определяют из соотношения:

ε0=[h(tв)/H0]100%,

где h(tв)=H0-H1 - глубина погружения нагрузки по окончании временного интервала воздействия tв;

H0 - начальная высота образца изделия перед испытаниями;

H1 - нижний предел высоты образца изделия на временном интервале воздействия tв

Для упрощения процесса измерений и его автоматизации на нагрузку 1 и поверхность образца 8 изделия могут быть установлены легкие металлические пластины-контакты 14 с включенным в совместную с ними электрическую цепь светодиодом, сигнализирующим о моменте контакта нагрузки 1 с образцом 8. Автоматизация процесса отсчета может быть обеспечена путем снабжения оси стрелки измерителем угла поворота с цифровым формирователем отсчетов.

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям известных способа и устройства обеспечивается достижение требуемого технического результата относительно способа, заключающегося в расширении области применения, а относительно способа и устройства - в повышении точности определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов, в частности текстильных изделий, например подушек для сна, поскольку используется нагрузка в форме объектов, которые реально воздействуют на реальные изделия в процессе их эксплуатции.

1. Способ определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов, заключающийся в создании нагружающего воздействия на образец изделия и определении по окончании нагружающего воздействия его компрессионных свойств путем оценки соответствующего показателя, отличающийся тем, что, нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия tв, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия ε0 образца, которую определяют из соотношения:
ε0=[h(tв)/H0]100%,
где h(tв)=H0-H1 - глубина погружения нагрузки по окончании временного интервала воздействия tв; Н0 - начальная высота образца изделия перед испытаниями; Н1 - нижний предел высоты образца изделия на временном интервале воздействия tв.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее испытательный стол для размещения образцов изделий, нагрузку, выполненную с возможностью воздействия на образцы изделий, а также измерительную шкалу и указатель изменения положения нагрузки, отличающееся тем, что, введены первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, выполненная по форме объектов, имитирующих реальное воздействие на образцы изделий, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, выполненным в виде стрелки с возможностью ее движения по измерительной шкале, закрепленной на испытательном столе, ось, соединенная одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамка, закрепленная на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к легкой промышленности, в частности к определению механических характеристик швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек).

Изобретение относится к области испытаний текстильных материалов, главным образом трикотажных полотен, с целью определения деформационных характеристик полотна, необходимых для определения величин конструктивных прибавок и пределов заужения при проектировании плотно облегающих изделий за счет определения малых значений деформаций при двухосном растяжении.

Группа изобретений относится к измерительной технике. В способе определения интенсивности конвективного теплообмена в биотехнической системе «человек - одежда -окружающая среда» для определения массового расхода воздуха скорость его движения измеряется в нескольких точках по трем характерным сечениям, рассчитывается расход воздуха и проверяется выполнение закона его сохранения.

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при расчете параметров строения тканых текстильных материалов под действием любых нагрузок.

Изобретение относится к области аналитики и может быть использовано для исследования и оптимизации режимов формования изделий из полимерных композиционных материалов.

Изобретение относится к легкой промышленности Способ заключается в подготовке образца материала в форме круга, закреплении его на держателе, выполненном в виде полусферы с иглой и жестко закрепленном на основании, выполненном в виде полой камеры, с круговыми отверстиями, направленными в сторону полусферы, без возможности вертикального перемещения и при соотношении диаметров образца и полусферы 4:1, обеспечении предварительного движения образца материала за счет вертикального прерывистого потока воздуха, подаваемого через отверстия камеры, определении коэффициента драпируемости материала, который рассчитывают как процент отношения разницы площадей исходного образца и его горизонтальной проекции после деформации к площади исходного образца и определении анизотропии драпируемости материала в долевом и поперечном направлениях по соотношению длин осевых линий на горизонтальной проекции образца, проведенных через центр проекции.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств трикотажных полотен для одежды в текстильной и легкой промышленности.

Изобретение относится к области оптико-физических исследований состава естественных материалов, таких как шерсть и растительные волокна (лен, хлопок, шелк и др.), и может быть использован в текстильной промышленности, в зоотехнике, при археологических исследованиях, при определении качества сырья и изготовленной из него продукции.

Изобретение относится к области легкой промышленности и может быть использовано для определения раздвигаемости нитей текстильных материалов. Устройство для оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов содержит средства фиксации исследуемого образца, средства нагружения исследуемого образца в виде выполненного с возможностью управления величиной нагружения мотора-редуктора, средства измерения величины нагружения и перемещения нитей и процессор, который через микроконтроллер и блок сопряжения связан с мотором-редуктором.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов.

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к определению коэффициента сцепления транспортного средства с дорожным покрытием. Метод заключается в измерении параметров дорожного покрытия непосредственно на транспортном средстве с учетом его параметров.

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений.

Использование: для изучения первичной рекристаллизации. Сущность: заключается в том, что осуществляют нагартовку образца и повышение его температуры до температуры прохождения рекристаллизации, при этом к образцу прикладывают постоянную нагрузку, приводящую к упругой деформации, а при повышении температуры фиксируют изменение модуля упругости, находят на зависимости изменения модуля упругости в функции температуры зону повышения градиента модуля упругости, продолжают линию, предшествующую началу зоны смены градиентов модуля упругости, продолжают линию после завершения зоны смены градиентов модуля упругости до пересечения с линией, предшествующей зоне смены градиентов модуля упругости, и идентифицируют абсциссу этой точки с температурой начала рекристаллизации.

Использование: для лазерной вибродефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных многослойных клееных материалов. Сущность: заключается в том, что устройство лазерного вибропреобразователя содержит корпус с размещенным в нем оптоволокном с объективом лазерного излучения, соединенным с преобразователем, при этом преобразователь выполнен в виде подпружиненного бойка, взаимодействующего одним концом с оптоволокном, установленным в корпусе с возможностью качания, а другим с исследуемым объектом, при этом на подпружиненном бойке жестко закреплена упругая пластина, конец которой жестко связан с корпусом, а подпружиненный боек имеет паз под выступы ротора, установленного в корпусе, при этом оптоволокно оптически связано с отражающим зеркалом, которое также взаимодействует с чувствительным элементом, электрически связанным с вычислительной машиной, при этом сам корпус связан с динамометром посредством пружины сжатия и с устройством перемещения, взаимодействующие между собой с помощью направляющей, при этом в корпусе установлены шаровые опоры, перемещающиеся по исследуемому объекту, обеспечивающие зазор.

Изобретение относится к области анализа материалов, преимущественно смазочных масел, в частности для оценки влияния масел на поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания в зонах высоких температур, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для оценки моющих свойств масел при их допуске к производству и применению в технике.

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для идентификации материалов в насыпном виде и экспресс-контроля микромеханических, реологических и микро-электромеханических характеристик продукции, их стабильности на разных стадиях производства продукта и отклонений от эталонных образцов.

Изобретение относится к области определения реологических характеристик пищевых продуктов и применяется для сравнения условной когезии рубленых мясных кулинарных изделий (котлет, биточков, шницелей и др.).

Изобретение относится к области измерительно-испытательной техники и направлено на обеспечение возможности исследования воздействия интенсификаторов на напряжение сдвига материалов и грунтов по поверхности сдвига при изменении угла взаимодействия грунта и поверхности сдвига, что обеспечивается за счет того, что сдвиговый стенд включает обойму со съемным кольцом для размещения образца грунта, пригрузочное приспособление, приводной механизм и поверхность наклонного стола, размещенную под обоймой.

Изобретение относится к области механики деформируемого твердого тела, а именно к методам испытания и анализа физико-механических свойств материалов, преимущественно фрикционных.

Изобретение относится к области трибологии и может быть использовано для исследования процессов внешнего трения скольжения образцов. .

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний. На каждый объект действует нагрузка одной и той же величины. Разные объекты имеют разную длину и площадь сечения, при этом площадь сечения объекта прямо пропорциональна его длине. Один объект представляет собой образец, площадь сечения которого So, длина Lo, а другой объект представляет собой два рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно одинаковыми силами, каждый из этих двух образцов имеет площадь сечения So, длину 2×Lo. Оба объекта одноименными концами с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов, перекинутых через ролики, вращающиеся без трения вокруг неподвижно закрепленных осей, связывают между собой. На ролике устанавливают стрелочный индикатор. Другие одноименные концы объектов с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов крепят к подвижной жесткой легкой траверсе. Объекты крепят так, что при нагружении они и линия действия приложенной к этой траверсе нагрузки располагаются вдоль параллельных прямых. Посередине между точками крепления образцов к траверсе предусмотрена зона приложения нагрузки. О достижении предела линейности механических свойств материала судят по величине угла поворота стрелочного индикатора. Технический результат: облегчение процедуры поддержания пропорциональности нагрузок, действующих на два разных образца для каждого момента времени, отсчитываемого от начала процесса. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано преимущественно для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок. Сущность: нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия образца, которую определяют из соотношения. Устройство содержит испытательный стол, нагрузку, измерительную шкалу, указатель изменения положения нагрузки, первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, ось, соединенную одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамку, закрепленную на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части. Технический результат: расширение области применения и повышение точности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх